JPS5891080A - Hot press - Google Patents

Hot press

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Publication number
JPS5891080A
JPS5891080A JP18979681A JP18979681A JPS5891080A JP S5891080 A JPS5891080 A JP S5891080A JP 18979681 A JP18979681 A JP 18979681A JP 18979681 A JP18979681 A JP 18979681A JP S5891080 A JPS5891080 A JP S5891080A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintering
pressure
temperature
hot press
hot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18979681A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
塚田 博
栄治 上條
西本 達也
正明 本多
樋口 松夫
修 小村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP18979681A priority Critical patent/JPS5891080A/en
Publication of JPS5891080A publication Critical patent/JPS5891080A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は非酸化物セラミックスのホットプレス方法の
改良に係るものであって詳しくのべると、セラミックス
粉末をホットプレス焼結するに際して、焼結時の加圧の
時期および加圧力を任意にコントロールすること、例え
ば無加圧で昇温させたのち焼結進行過程の初期と終期に
おいて加圧し、その中間では無加圧の状態を保持させる
ことにより結晶方位の配合性をなくした焼結体を得るこ
とのできるホットプレス方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a hot press method for non-oxide ceramics. Specifically, when hot press sintering ceramic powder, it is necessary to improve the timing and application of pressure during sintering. By controlling the pressure arbitrarily, for example, by increasing the temperature without applying pressure, applying pressure at the beginning and end of the sintering process, and maintaining the unpressurized state in the middle, the incompatibility of crystal orientation can be eliminated. The present invention relates to a hot pressing method that makes it possible to obtain a sintered body.

最近セラミックス材料、特に耐熱性材料としてのセラミ
ックスの開発が盛んに行われている。
Recently, ceramic materials, especially ceramics as heat-resistant materials, have been actively developed.

なかでも高温において安定な耐熱性物質である共有結合
性化合物、特に窒化けい素(Si3N4)や炭化けい素
(SiC)が非常にすぐれた材料であることは知られて
いる。
Among them, it is known that covalent compounds that are heat-resistant substances that are stable at high temperatures, particularly silicon nitride (Si3N4) and silicon carbide (SiC), are excellent materials.

一般にセラミックスは原料セラミックス粉末を成形焼結
して得られるものであるが、Si3N4.SiCなどの
場合は一般の酸化物セラミックスと異なり難焼結性物質
であるため、単独組成たとえばSi3N4粉末のみを焼
結しても緻密な焼結体を得ることは困難である。
Generally, ceramics are obtained by molding and sintering raw ceramic powder, but Si3N4. Unlike general oxide ceramics, SiC is a material that is difficult to sinter, so it is difficult to obtain a dense sintered body even if only a single composition, for example, Si3N4 powder is sintered.

このため5i5N4粉末にMrO,At203 、Y2
O5、CeO2。
Therefore, 5i5N4 powder contains MrO, At203, Y2
O5, CeO2.

BeOなどの酸化物粉末を焼結助剤として加えて焼結す
ることが行われている。
Sintering is carried out by adding oxide powder such as BeO as a sintering aid.

そして焼結としては、普通焼結、反応焼結あるいはホッ
トプレス焼結が知られているが、なかでも高温下で加圧
しながら焼結するホットプレス焼結法によれば、より緻
密な焼結体を得ることができるのである。
As for sintering, normal sintering, reaction sintering, and hot press sintering are known, but the hot press sintering method, which sinters under pressure at high temperatures, produces a more dense sintered material. You can get a body.

ところがこのホラl−プレス法においては成形用モール
ドが必要であり、このような成形用モールドとしては高
温下で外部圧力に充分耐えられる高温強度を有し、かつ
種々の形状に加工しうる材料が好ましくこの点からカー
ボンが広く用いられる。
However, this Hola l-press method requires a mold, and such a mold must be made of a material that has high temperature strength enough to withstand external pressure at high temperatures and can be processed into various shapes. From this point of view, carbon is preferably widely used.

一方このようにしてホットプレスを行うとしてもこの方
法においては、焼結体の縦、横で異方性が生じるのが欠
点である。即ちホットプレ法において、その全過程を加
圧状態で行うと、焼結温度で粒成長しようとする時に加
圧力の影響を受けて自由な方向に粒成長できず強度が縦
方向、横方向で異なり、横方向が低い値となるのである
On the other hand, even if hot pressing is carried out in this manner, this method has the disadvantage that anisotropy occurs in the vertical and horizontal directions of the sintered body. In other words, in the hot pre method, if the entire process is carried out under pressure, when grains try to grow at the sintering temperature, they are affected by the pressure and cannot grow in any direction, resulting in differences in strength in the vertical and horizontal directions. , the value is lower in the horizontal direction.

本発明者らは上記の点に鑑みて、縦、横いずれの方向に
も粒成長するようなホットプレス方法について検討した
結果、ホットプレス焼結における粒成長段階で加圧を一
時止めてやることにより上記の欠点を解消し自由な方向
に粒成長なしうろことを見出したのである。
In view of the above points, the present inventors investigated a hot press method that allows grain growth in both the vertical and horizontal directions, and found that the pressure is temporarily stopped at the grain growth stage in hot press sintering. They solved the above-mentioned drawbacks and discovered scales that do not grow grains in any direction.

以下図面に基づいてセラミック粉末のうちSi3N4粉
末を主成分とした場合のホットプレス方法を説明する。
Hereinafter, a hot pressing method for ceramic powder containing Si3N4 powder as the main component will be explained based on the drawings.

まずこの発明の方法における焼結時の加圧状態の一実施
例は第1図に示す通りである。
First, an example of the pressurized state during sintering in the method of the present invention is as shown in FIG.

即ち(1)成形体の軟化温度即ち焼結が進行する温度程
度(例えば1400℃以上)までは無加圧の状態で昇温
し、 (2)  その後昇温しつつあるいは焼結温度に保持し
つつ130〜150 k2 /αlに加圧して約10〜
20分焼結を続行する。この段階で成形体の粒子間隔を
縮めて次の段階での焼結を促進させるのである。(A段
階) (3)  その後圧力を抜いて昇温させっつあるいは焼
結温度に保持しつつ約30〜40分焼結を続は自由な方
向への粒成長を伴って焼結が行われる。(B段階) (4)  次いで180〜200 kp /cJの圧力
をかけ、焼結温度(例えば1700℃)に保持して約1
0分間の焼結を行って焼結工程が終了する。(C段階)
この段階ではA、B段階で焼結体中に残った気孔をなく
するのである。
That is, (1) the temperature is raised without pressure to the softening temperature of the molded body, that is, the temperature at which sintering proceeds (for example, 1400°C or higher), and (2) the temperature is then raised while being raised or maintained at the sintering temperature. While pressurizing to 130-150 k2/αl, about 10-
Continue sintering for 20 minutes. At this stage, the particle spacing of the compact is reduced to facilitate sintering in the next stage. (Stage A) (3) After that, the pressure is released and the temperature is raised or sintered for about 30 to 40 minutes while maintaining it at the sintering temperature. Sintering is then performed with grain growth in free directions. . (B stage) (4) Next, apply a pressure of 180 to 200 kp/cJ and maintain the sintering temperature (e.g. 1700°C) for about 1
The sintering process is completed after sintering for 0 minutes. (C stage)
At this stage, the pores left in the sintered body at stages A and B are eliminated.

このようなA、B、C3段階の工程を経ることによって
異方性のない焼結体が得られるのである。
A sintered body without anisotropy can be obtained by going through the steps of A, B, and C.

上記A 、B、Cの焼結工程は何れの場合にもこの3工
程を必要とするわけではな(、A十Bの2段階あるいは
B十Cの2段階でよい場合もある。
The sintering steps A, B, and C do not necessarily require these three steps (in some cases, two steps A and B or two steps B and C are sufficient.

次にこの方法を実施例により説明する。Next, this method will be explained using an example.

実施例1 a相が90%であるSi3N4粉末に5重量%fvIy
 O粉末を加えあアトライターにて混合粉砕したのち、
この粉砕物を用イ5001c9/cy+の成形圧で1辺
1ooIl+l+。
Example 1 5 wt% fvIy in Si3N4 powder with 90% a phase
After adding O powder and mixing and pulverizing with an attritor,
This pulverized material was used to form one side with a molding pressure of 5001c9/cy+ of 1ooIl+l+.

高さ40mの平板に成形した。次にこの成形体をカーボ
ンのホットプレスモールド中にセットし、窒素雰囲気下
で第1図に示すと同様の温度および加圧条件でホットプ
レス焼結を行った。
It was formed into a flat plate with a height of 40 m. Next, this compact was set in a carbon hot press mold, and hot press sintering was performed under nitrogen atmosphere under the same temperature and pressure conditions as shown in FIG.

なお比較例として同じ成形体をカーボンモールド中にセ
ットし、窒素雰囲気下で第2図に示す条件即ち圧力20
01w/m、1700℃で60分間のホットプレス焼結
を行った。
As a comparative example, the same molded body was set in a carbon mold under the conditions shown in Fig. 2 under a nitrogen atmosphere, that is, at a pressure of 20
Hot press sintering was performed at 01 w/m and 1700° C. for 60 minutes.

次に得られた焼結体をスライスしてポットプレスで加圧
した方向とそれに垂直な方向で抗折力試験を行なったと
ころ第1表のような結果を得た。
Next, the obtained sintered body was sliced and subjected to a transverse rupture strength test in the direction in which it was pressed with a pot press and in the direction perpendicular thereto, and the results shown in Table 1 were obtained.

この表か、ら本実施例によるものは加圧方向、垂直方向
による強度の差が殆んど見られなかった。
From this table, it can be seen that in the case of this example, there was almost no difference in strength depending on the pressing direction and the vertical direction.

このことは焼結体の異方性がなくなり、いずれの方向に
対しても安定した高強度な焼結体が得られることを示す
ものである。
This shows that the anisotropy of the sintered body is eliminated and a sintered body that is stable and high in strength in any direction can be obtained.

第  l   表 実施例2 3重量%のB4C粉末を添加したSiC粉末を混合粉砕
し、500呻/crlの成形圧で一辺100間、高さ4
0mの平板に成形した。
Table l Example 2 SiC powder to which 3% by weight of B4C powder was added was mixed and pulverized, and a molding pressure of 500 mm/crl was used to form a mold with a height of 4
It was molded into a 0 m flat plate.

次にこの成形体をカーボンモールド中にセットし、真空
雰囲気下で190(1℃、までは無加圧で昇温し、次に
1900℃で約10分間1501w/fflの加圧状態
とし、その後圧力を抜いて2000℃まで昇温するとと
もに該温度で40分間保持して自由な方向への粒成長で
焼結を進行させ、次いで約10分間は2000℃のまま
2001w/fflの圧力下でホットプレス焼結を行っ
た。
Next, this molded body was set in a carbon mold, and the temperature was raised to 190°C (1°C) without pressure in a vacuum atmosphere, then the temperature was increased to 1900°C for about 10 minutes at 1501 w/ffl, and then The pressure was released and the temperature was raised to 2000°C, and the temperature was held for 40 minutes to allow grain growth in any direction to proceed with sintering, and then the temperature was kept at 2000°C for about 10 minutes under a pressure of 2001 w/ffl. Press sintering was performed.

なお比較例としては同じカーボンモールド中の成形体を
真空雰囲気下200ψW、2000℃で50分間ホット
プレス焼結を行った。
As a comparative example, a molded body in the same carbon mold was subjected to hot press sintering at 200ψW and 2000°C for 50 minutes in a vacuum atmosphere.

得られた焼結体をスライスして、ホットプレスで加圧し
た方向とそれに垂直な方向で抗折強度の測定を行ったと
ころ、第2表の結果を得、この発明の方法が異方性のな
い焼結体を得るにすぐれていることが実証された。
When the obtained sintered body was sliced and the bending strength was measured in the direction in which it was pressed with a hot press and in the direction perpendicular to that direction, the results shown in Table 2 were obtained, indicating that the method of this invention is anisotropic. It has been demonstrated that this method is excellent in obtaining sintered bodies free of sintered bodies.

第  2   表Table 2

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の方法の焼結工程における焼結時間、
温度、圧力の関係を示す図表、第2図は従来法における
同様の関係を示す図表である。 特許出願人  住友電気工業株式会社 同 代理人  弁理士 和 1) 昭 第7−図 皓蘭(介) 第2図 時間0分) 第1頁の続き ・接合 明 者 小村修 伊丹市昆陽北1丁目1番1号住 友電気工業株式会社伊丹製作所 内
Figure 1 shows the sintering time in the sintering process of the method of this invention;
A chart showing the relationship between temperature and pressure. FIG. 2 is a chart showing a similar relationship in the conventional method. Patent Applicant Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. Agent Patent Attorney Kazu 1) Showa 7 - Figure 2 Hiran (Intermediate) Figure 2 Time 0 minutes) Continuation/Connection of Page 1 Akira 1-chome Konyo Kita, Komura Shuitan City No. 1-1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11セラミックス粉末をホットプレス焼結するに際し
て焼結時の加圧の時期および加圧力を任意にコントロー
ルして結晶方位の配向をなくした焼結体を得ることを特
徴とするホットプレス方法。 (2) ホットプレス焼結条件としてまず無加圧で昇温
させたのち、焼結進行過程の初期と終期において加圧し
、その中間では無加圧の状態を保持させることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のホットプレス方法。 (3)  セラミックス粉末が5i5N4を主成分とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項まtコは第2
項記載のホットプレス方法。 (4)  セラミックス粉末がSiCを主成分とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
のホットプレス方法。
[Claims] (11) A sintered body with no crystal orientation is obtained by arbitrarily controlling the timing and pressure of pressing during sintering when hot-press sintering ceramic powder. (2) Hot press sintering conditions include first raising the temperature without applying pressure, then applying pressure at the beginning and end of the sintering process, and maintaining the unpressurized state in the middle. A hot pressing method according to claim 1, characterized in that the ceramic powder has 5i5N4 as a main component.
Hot pressing method described in section. (4) The hot pressing method according to claim 1 or 2, wherein the ceramic powder contains SiC as a main component.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6463106A (en) * 1987-09-03 1989-03-09 Ig Tech Res Inc Method for forming ceramic

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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